Дистилляционная установка для получения пресной воды

 

Союз Советских

Социалистически»

Реслублии п1>903298

4 г 1

-Ф;.

Г (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)3aявлено 30.06.80 (21) 2952934/29"26, с присоединением заявки Ж(23) Приоритет

Опубликовано 07.02.82 ° Бюллетень № 5 (51)M. Кд.

С 02 F 1/04

G 05 0 27/00

Государственный комитет ио лелем изобретений н открытий (53) УДК, 66.012"

-92(080.8) Дата опубликования описания 07 г,Г

В.М. Шляховецкий 1

1 ., ъ с

Краснодарский политехнический институт (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ДИСТИЛЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к коипрессорным холодильным машинам с поршневым компрессором и может быть использовано в нефтяной промышленности, Известна опреснительная установка, в которой последовательно установлены испаритель хладагента, компрессор, конденсатор и дросселирующий вентиль, причем в контуре осуществляется холодильный цикл, а получение пресной воды достигается вымораживанием воды на охлаждающей поверхности испарителя (льдогенератора), с последующим удалением слоя льда с поверхности теплообмена 1 1 j.

Однако метод опреснения с косвенным замораживанием характеризуют большой расход электроэнергии, металлоемкость и ухудшение условий эксплуатации из-за нарастания слоя льда на теплопередающей поверхности и снижения величины теплового потока.

Наиболее близкой к предлагаемой является достилляционная установка, в которой последовательно установле" ны в контуре дистиллята кипятильник с поверхностью нагрева крепкого раствора и охладитель дистиллята с поверх ностью охлаждения паров дистиллята для их конденсации, а также устройство для отвода из парового пространства охладителя дистиллята неконденси" рующихся газов и создания в нем дав" ления ниже атмосферного (вакуума), которая работает следующим образом.

Слабый раствор поступает в кипятильник, куда в поверхность нагрева подается, например, греющий пар. Греющий пар, отдав свое тепло раствору, конденсируется и отводится в схему энергетического использования (или охлажденные горячие газы выбрасываются в атмосферу), а образовавшийся водяной пар поступает в охладитель дистиллята, куда в поверхность охлаждения подается холодная забортная вода

3 9032 (слабый раствор). Полученный в oxriaдителе дистиллят поступает в расходные емкости, крепкий раствор из кипятильника выводится и откачивается в сток. Для обеспечения отвода не" конденсирующихся газов и создания необходимого вакуума используют вакумм-компрессор водокольцевого или эжекторного типа. Для автоматизации его пуска и останова широко применя- 10 ют датчики уровня жидкого дистиллята в охладителе и давления паров в его паровом пространстве, воздействующих на исполнительный механизм, управляющий включением и остановкой 15 компрессора (2).

Недостатками предлагаемой установки являются зависимость производительности установки по пресно" воде от колебания расхода и параметров 20 греющего источника (по давлению и температуре) колебаний расхода и температуры охлаждающей среды, невозможность поддержания стабильного значения вакуума в паровом пространстве, особенно в переходных режимах эксплуатации, из-за значительной инерционности и нестабильной производиiельности водокольцевых или эжекторных вакуум-компрессоров, значительный ЗО расход энергии на привод насоЬов подачи охлаждающей среды в поверхность охлаждения дистиллята и на привод вакуум-компрессора из-за их низкой обьемной производительности.

Цель изобретения — повышение экономичности путем снижения энергозатрат на получение дистиллята.

Поставленная цель достигается тем, что в установке охлаждающий элемент, один из цилиндров компрессора и нагревательный элемент соединены замкнутым циркуляционным контуром для хладагента, а между нагревательным и охла><дающими элементами дополнительно установлен дросселирующий вентиль, на всасывающем и нагнетательном трубопроводах одного из цилиндров компрессора дополнительно установлены управляемые трехходовые вентили, при этом вентиль на всасывающем трубопроводе компрессора подключен к циркуляцион" ному контуру хладагента и к паровому пространству охладителя дистиллята, а вентиль на нагнетательном трубопро- И воде — к циркуляционному контуру хладагента и к дополнительно установленному воздухоохладителю, связанному с циркуляционным контуром хладагента, а один из выходов исполнительного механизма соединен с управляемыми трехходовыми вентилями.

На чертеже представлена принципиальная схема установки.

Дистилляционная установка представляет собой двухконтурную систему - по дистилляту и по хладагенту.

В дистилляционном контуре последовательно размещены регенеративные теплообменники 1 и .2, кипятильник 3 и охладитель 4 дистиллята, связанные трубопроводами слабого раствора 5, крепкого раствора 6, паров дистил" лята 7 и жидкого дистиллята (пресной воды) 0, на которых установлены соответствующие вентили 9- 11. Ila охладителе установлены датчик уровня.

12 жидкого дистиллята, датчик давления 13 в паровом пространстве охладителя 4, и соленоидный вентиль 14, которые линией связи 15 подсоединены к исполнительному механизму 16. Трубопровод 17 связывает паровое пространство охладителя 4 по меньшей мере с одним из цилиндров l8 компрессора

19. В замкнутом циркуляционном контуре хладагента последовательно размещены охлаждающий элемент 20 в охладителе дистиллята 4, по меньшей мере один из цилиндров 21 компрессора 19, нагревательный элемент

22 в кипятильнике 3, дросселирующий вентиль 23. Всасывающий трубопровод

24 связывает элемент 20 с цилиндрами 18 и 21 компрессора 19, нагнетательный трубопровод 25 связывает цилиндры 18 и 21 компрессора 19 с weментом 22. Один из цилиндров 18 компрессора 19 оснащен трухходовыми всасывающим > 26 и нагнетательным 27 вентилями, причем всасывающий вентиль

2б подсоединен к трубопроводам 17 и

24, а нагнетательный 27 - к трубопроводу 25 и к воздухоотделителю 28.

Последний трубопроводом 29 сообщает" ся с атмосферой, а трубопроводом 30 через дроссель-вентиль 31 со всасывающим трубопроводом 24. Вентили 26 и 27 имеют линию связи 32 с исполнительным механизмом 16.

Дистилляционная установка работает следующим образом.

Слабый раствор по трубопроводу

5 подается последовательно через теплообменники 1 и 2, где подогревается обратными потоками крепкого раствора

Формула изобретения

Дистилллционная установка для голученил пресной воды, содержащая киплтильник с размещенным внутри нагревательным элеиентои, охлади-. тель дистиллята с разиещенкым внутри охлаждающим элементом, регенератив-. ные теплообменники, установленные на линиях крепкого и слабого раствора, паров и жидкого дистиллята, порине"

5 90329 и дистиллята, и при открытом вентиле

9 поступает в кипятильник 3. Компрессор 19 включается в работу, причем цилиндр 21 работает в режиме отвода паров хладагента через трубопровод

24 из поверхности охлаждения 20, при этом температура в паровом пространстве охладителя 4 понижается. Одно временно цилиндр 18 через вентиль

26 и трубопровод 17 производит отвод <0 неконденсируащихся газов из парового пространства охладителя 4.и через трубопровод 7 - из парового пространства кипятильника 3, понижая в них давление ниже атмосферного. Соленоид-t5 ный вентиль при этом будет закрыт,, Воздух и другие неконденсирую;циесл газы через вентиль 27 нагнетаются в воздухоотделитель 28, откуда чере3 трубопровод 29 выводятся в атмосФеру.щ

При достижении в паровом пространстве охладителя 4 заданного разряжения датчик давления 13 по линии связи 15 подает сигнал на исполнительный механизм 16, который по линии связи 32 переключает вентили 26 и 27, подключая их к трубопроводам

24 и 2э и вводят цилиндр 18 в работу на циркуляционный контур хладагента.

Парься хладагента после цилиндров ком- g0 прессора 19 по трубопроводу 25 поступают в элемент 22 и теплом конденсации нагревают слабый раствор, из которого испаряют дистиллят (воду), пары которого поступают под дейст вием разности давлений в аппаратах

3 и 4 по трубопроводу 7 в охладитель 4, где конденсируютсл на охлаждающей поверхности 20, отдавал тепло конденсации кипящему хладагенту. При накоплении в охладителе 4 определенной массы дистиллята датчик уровня 12 по линии связи 1$ подает сигнал на исполнительный механизм l6. Последний дает сигнал на открытие соленоидного вентиля 14 и сообщение парового пространства охладителя с атмосферой, и дистиллят при открытом вентиле 11 по трубопроводу

8 выводится в емкость для потребле50 ния. Ао мере увеличения концентрации раствора в кипятильнике 3 производят его замену на свежий раствор, а крепкий раствор через вентиль 10 по трубопроводу 6 проходит последо55 вательно через теплообменники 1 и 2, подогревают слабый раствор и дистиллят выводится из установки. После вывода дистиллята из охладителя t o !

8 6 сигналу датчика 12 исполнительный механизм 16 закрывает соленоидный вентиль 1 . и по линии связи 32 переключает вентили 26 и 27 на понижение давления в паровом пространст" ве охладителя 4. Последовательность работы установки повторяется. По мере накопленил в воздухоотделителе 28 хладагент перепускают в циркуллционный контур хладагента по трубопроводу 30 через вентиль 31, путем отсо- . са паров хладагента цилиндром 21 компрессора 19.

Использование предлагаемой дистилллционной уста овки в качестве и стойи ка T F ï.l c3 I l холода замкнутого циркуляционного контура хладагента с комбинированным использованием порп евого иногоциликдрового компрессора гозволлет обеспечить низкую температуру кипения воды из раствора в кипятильнике н .низкую температуру конденсации паров в охладителе в условиях стабильного вакуума и отсутств:л в;..их аппаратах неконденсирую" щихсл газов, :a практически устра" няет накипеобразованил на поверхнос< тях теплообмена. практически равные по велики;;å =.качем -.я коэФФициента теплоотда . со стороны паров и конденсата BD:.l„ ñîoòüåòñòàåíío, паров и конденсата хладагента обеспечивают максимальные зна-.е ия коэФфициента теплопереда-и в кипятильнике и Охладителе и уиеньиают величину перепада температур между средами в аппа" ратах, Малый парепад температур, а

";i=- ователь - .о и давлений конденсации кипения в цикле хладагента обуслав" . ила-;:т наэ ач:, тельную степень сжатия в компрессоре, что су BcTBQHHo сокраща . т затраты энергия на привод кОм прессора и осуществление комбинированного r еплохладоцикла. Отсутствуют затраты энергии ка подвод охлажда" кцей среды для конденсации паров дистиллят а., 903298 вой компрессор с числом цилиндров не менее двух, подключенный всасывающим трубопроводом к паровому пространству охладителя дистиллята, датчики уровня жидкости и давления 5 пара, а также соленоидный вентиль для сообщения napoaorp пространства охладителя с атмосферой, соединенные с исполнительным механизмом, о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, 1Î с целью повышения экономичности установки путем снижения энергозатрат на получение дистиллята, охлаждающий элемент, один из цилиндров компрессора и нагревательный элемент соединены замкнутым циркуляционным контуром для хладагента, а между нагревательным и охлаждающими элементами дополнительно установлен дросселирующий вентиль, а всасывающем и 20 нагнетательном трубопроводах одного из цилиндров компрессора дополнительно установлены управляемые трехходовые вентили, при этом вентиль на всасывающем трубопроводе компрессора подключен к циркуляционному контуру хладагента и к паровому пространству охладителя дистиллята, а вентиль на нагнетательном трубопроводе - к циркуляционному контуру хладагента и к дополнительно установленному воздухоохладителю, связанному с циркуляционным контуром хладагента, а один из выходов исполнительного механизма соединен с управляемыми трехходовыми вентилями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гесанов П.И. Опреснение соленых вод вымораживанием, сб. "Водоснабжение и сантехника", Г 11, 1963.

2. Лукин Г„Я. и др, Опреснительные установки промыслового флота, М., Пищевая промышленность!, 1970, с. 348, рис. 86.

ВНИИПИ Заказ 5/2

Тираж 979 Подписное

Филиал ППП "Патент", я 4 г.Ужгород, ул.Проектная,